redis: 数据类型

Redis实现数据库key:value存储时,基于基本数据结构创建了一个对象系统,该系统包含了string, list, hash, set, zset五种类型的对象,每种都由redisObject表示,type表示了对象的类型,encoding表示对象的编码方式,ptr指针指向了底层相应的基础数据结构。

typedef struct redisObject {
    //类型
    unsigned type:4;
    unsigned notused:2; 
    //编码
    unsigned encoding:4;
    unsigned lru:22; 
    //引用计数
    int refcount;
    //指向底层实现数据结构的指针
    void *ptr;
} robj;
type

encoding

1.string

string的类型为REDIS_STRING常量,编码有int, raw和embstr三种方式。

1.1. int

若一个字符串保存的是整数值而且可以用long类型表示,那么对象的ptr属性将存放整数值(将void * 转为long), 同时将encoding设为int


int

1.2. raw

若字符串对象要保存长度大于32字节的字符串值,那么将使用SDS保存该这个值,同时将encoding设置为raw


raw

1.3. embstr

embstr是用于保存短字符串的优化编码方式,虽然同样使用SDS保存字符串值,但是仅调用一次内存分配函数,分配一块连续的内存空间给redisObject和SDS。


embstr

2.list

list的类型为REDIS_LIST常量,编码可以是ziplist和linkedlist

1. ziplist

使用压缩列表作为底层实现,每个entry保存一个元素

redis> RPUSH numbers 1 "three" 5
(integer 3)
numbers列表

2. linkedlist

使用双向链表作为实现, 每个节点保存一个字符串对象,字符串对象保存一个列表元素。


3.编码转换

同时满足以下条件可使用ziplist,否则使用linkedlist

  1. 所有元素字节数少于64
  2. 列表元素数量少于512

3. hash对象

hash的类型为REDIS_HASH常量,编码可以是ziplist和hashtable

1. ziplist

redis> HSET  x name "Tom"
(integer) 1
redis> HSET  x age 25
// ...
redis> HSET  x career "Programmer"
// ...

每次在加入一对新的key:value时,先将key push到列表尾端,再将value push到列表尾端。



2. hashtable

底层使用字典实现,key 和 value 都是 字符串对象, 对象使用相应编码保存字符串的值


3.编码转换

满足以下情况时,可以将hashtable编码转为ziplist编码,否则都需要使用hashtable:

  • 键值对数量小于512个
  • 键、值的字符串长度都小于64字节

4. set

类型为REDIS_SET, 编码可以是intset和hashtable

1. intset

intset底层使用整数集合保存集合对象的元素。


2. hashtable

hashtable类型的集合底层使用字典实现,其中字典的key使用字符串对象保存元素值,value为空。


3. 编码转换

同时满足以下两个条件是,可以使用intset编码
1. 所有元素都是整数值
2. 元素数量少于512

5. zset

类型为REDIS_ZSET, 编码可以为ziplist和skiplist

5.1ziplist

压缩列表内,使用相连的两个压缩列表节点分别存储member和score;元素按score排序,大的靠近表位,小的靠近表头。


redis> ZADD price 8.5 apple 5.0 banana 6.5 cherry

添加三个元素后ziplist如图


5.2 skiplist

skiplist编码底层使用zset实现

typedef struct zset{
    zskiplist *zsl;
    dict *dict; 
}
5.2.1zsl

zsl跳跃表按score从小到大保存所有元素,每个跳跃表节点保存一个元素.其中ele和score分别表示元素的成员和分值。

  typedef struct zskiplistNode {
      /* redis3.0版本中使用robj类型表示,但是在redis4.0.1中直接使用sds类型表示 */
      sds ele;
      double score;
      struct zskiplistNode *backward;
      /** 这里该成员是一种柔性数组,只是起到了占位符的作用,在sizeof(struct zskiplistNode)的时候根本就不占空间,这和sdshdr结构的定义是类似的(sds.  h文件); 如果想要分配一个struct zskiplistNode大小的空间,那么应该的分配的大小为sizeof(struct zskiplistNode) + sizeof(struct zskiplistLevel) *   count)。其中count为柔性数组中的元素的数量
       **/
      struct zskiplistLevel {
          /* 对应level的下一个节点 */
          struct zskiplistNode *forward;
          /* 从当前节点到下一个节点的跨度 */
          unsigned int span;
      } level[];
  } zskiplistNode;

通过跳跃表,可以高效实现范围型操作,如ZRANGE, ZRANK。

5.2.2dict

dict提供了成员到score的映射,因此可以高效的查找某个成员的score。
dict与zsl共享成员和score,因此内存开销并不大

3.编码转换:

同时满足以下条件时,使用ziplist,否则转skiplist

  1. 元素数量少于128
  2. 所有元素成员字节数都少于64字节

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